現(xiàn)場(chǎng)總線在汽車焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用

1 引言

　　隨著plc技術(shù)的發(fā)展和大量智能設(shè)備的涌現(xiàn)，機(jī)架式的集中控制和總線模式的離散式控制系統(tǒng)成為實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)兩大模式。而總線模式的離散式控制系統(tǒng)憑借其配置靈活、工作穩(wěn)定、線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線是歐姆龍工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——netlinx的底層網(wǎng)絡(luò)，具有開放、低價(jià)、可靠、高效的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于高實(shí)時(shí)性要求的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)底層控制，得到廣泛應(yīng)用。

2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比較，devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線具有以下優(yōu)勢(shì)：利用信息技術(shù)及數(shù)字信號(hào)通信技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸可靠、信息響應(yīng)快速、抗干擾能力增強(qiáng)；具有自動(dòng)診斷、故障顯示功能；更好地滿足控制系統(tǒng)信息集成的要求；總線節(jié)點(diǎn)具有良好的防護(hù)等級(jí)，可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試更加靈活方便、控制性能大幅度提高；系統(tǒng)綜合成本大幅度減少。

3 應(yīng)用方案簡(jiǎn)介

以omron公司的自動(dòng)化產(chǎn)品基于devicenet總線在我公司某車型生產(chǎn)線焊裝夾具中的改善實(shí)例，對(duì)devicenet總線的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和調(diào)試過程做一下介紹。

　　3.1 改善的原因和需要達(dá)到的目的

　　該生產(chǎn)線是一條以往復(fù)桿為主要傳輸工具的白車身手動(dòng)焊接主線，是幾年前的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，采用是傳統(tǒng)的plc集中控制(一個(gè)主機(jī)架和兩個(gè)擴(kuò)展機(jī)架)，對(duì)主線所有的夾具實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行。所有的數(shù)字量i/o點(diǎn)均從plc柜內(nèi)接線，導(dǎo)線用量大、布線復(fù)雜、故障率高，給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)帶來了諸多不便，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。特別是二號(hào)工位上的左右側(cè)圍，夾具氣缸非常多，i/o線路比較龐大，不但給反復(fù)運(yùn)動(dòng)的坦克鏈帶來很大的負(fù)荷，而且大量的線路因?yàn)檫@樣頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)很容易造成線路的損壞，給故障的處理帶來不便，甚至影響生產(chǎn)。

　　在分析、比較了各種不同的控制方案后，我們決定采用以devicenet為底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)從根本上去解決這個(gè)問題。

　　經(jīng)過改造升級(jí)后，系統(tǒng)的自動(dòng)化控制性能要得到很大的提高，而且系統(tǒng)可靠、故障率低、維護(hù)方便，能有效降低停臺(tái)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。

　　3.2 方案的規(guī)劃

　　在保證原系統(tǒng)能正常運(yùn)行的前提下，只對(duì)二號(hào)位的左右側(cè)圍夾具進(jìn)行控制模式的改善，構(gòu)建一個(gè)集散式的控制系統(tǒng)，并且添加以態(tài)網(wǎng)通信卡用來和上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，上位機(jī)采用組態(tài)王軟件進(jìn)行畫面組態(tài)模擬和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控。針對(duì)二號(hào)位上的被控元件，總線上連接的輸入設(shè)備有按鈕、接近開關(guān)，輸出設(shè)備有電磁閥。二號(hào)位夾具的工作狀態(tài)、故障信息等均通過devicenet網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機(jī)和控制器。

　　3.3 系統(tǒng)的構(gòu)建及調(diào)試

　　(1)進(jìn)行總體規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行合理的線路的布局。以二號(hào)位的左右側(cè)圍夾具來說，兩側(cè)的氣缸呈對(duì)稱式分布，輸出電磁閥也基本對(duì)稱，總線從主plc出來先接入左側(cè)鄰近主控制柜的離散控制盒內(nèi)再經(jīng)坦克鏈接到右側(cè)的控制盒結(jié)束。圖1是總線部分的拓?fù)鋱D。

圖1 devicenet總線架構(gòu)

　　(2)將現(xiàn)場(chǎng)的離散模塊(小控制盒內(nèi)的防護(hù)等級(jí)ip20的輸入和輸出模塊以及防護(hù)等級(jí)ip67的輸入模塊)連接到devicenet總線的節(jié)點(diǎn)。omron的總線模塊分為端子排連接和標(biāo)準(zhǔn)插接頭的連接兩種方式，devicenet總線標(biāo)準(zhǔn)電纜是一根4芯的同軸電纜加上屏蔽層，芯線的顏色分別是紅(24v+)、黑(24v零線)、藍(lán)(信號(hào)正)、白(信號(hào)負(fù))四種顏色，在端子排連接的模塊上標(biāo)明了四種顏色，在接線時(shí)要保證一致；標(biāo)準(zhǔn)插接頭的插頭連接要根據(jù)具體模塊圖紙上的要求進(jìn)行連接。無論是端子排連接還是插接頭連接，最終的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是任何一種顏色的線要一通到底，所以在連接好總線后必須要用三用表的電阻檔來檢測(cè)所有鏈路是否通暢。網(wǎng)絡(luò)總線兩端應(yīng)安裝正確的終端電阻(120ω，可選配omron公司隨系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)終端電阻)，在系統(tǒng)不上電時(shí)測(cè)得的網(wǎng)絡(luò)can-h和can-l之間的電阻值應(yīng)在50ω～70ω。

　　(3) 安裝devicenet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具軟件configurator v2.2，該工具是用來對(duì)總線上的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配和離散模塊的i/o地址配置。在安裝好該軟件后有必要對(duì)其中的eds配置文件進(jìn)行更新和升級(jí)，否則可能會(huì)在總線掃描時(shí)出現(xiàn)模塊無法識(shí)別的情況。